如何实现差动信号的放大电路设计？

摘要： 差动信号放大电路是一种在电子工程中广泛应用的电路结构，主要用于放大两个输入信号之间的差异，该电路通过抑制共模信号（两个输入端的共同信号）来增强差模信号（两个输入端的差异信号），从而...

差动信号放大电路是一种在电子工程中广泛应用的电路结构，主要用于放大两个输入信号之间的差异，该电路通过抑制共模信号（两个输入端的共同信号）来增强差模信号（两个输入端的差异信号），从而提高信号的信噪比和抗干扰能力，以下是对差动信号放大电路的详细解释：

一、基本概念与工作原理

1、基本概念：差动信号放大电路也称为差分放大电路或差动放大器，它由两个对称的晶体管或MOS管组成，这两个管子的特性必须保持一致，电路的输入和输出各有两个端口，分别用于接收和输出差动信号。

2、工作原理：差动放大器通过保持两个发射极的电流和为一个恒定值来实现工作，当两个输入信号相同时，由于电路的对称性，输出信号为零；当两个输入信号不同时，电路将放大这两个信号之间的差异，这种放大作用是通过调整两个晶体管的基极发射极间的电压Vbe来实现的，而Vbe的温度变化会相互抵消，从而有效地减少了温漂的影响。

二、性能参数

1、输入输出阻抗：差动放大电路的输入输出阻抗与共射放大电路相同。

2、共模抑制比（CMRR）：共模抑制比是衡量差分放大电路抑制共模信号及放大差模信号能力的重要参数，它表示加在两个输入端的同一信号成分有多大程度能够受到抑制的特性，共模抑制比越大，放大电路的性能越优良。

3、失调与漂移：在实际电路中，由于元件参数和电路元件参数不对称，会导致输出电压不为零的现象称为失调，失调电压的大小取决于管子参数的对称程度，温度变化也会引起静态工作点的波动，这种现象称为温漂或零点漂移。

三、电路类型与应用

1、电路类型：根据输入和输出的配置方式，差动放大电路可分为双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。

2、应用领域：差动放大电路广泛应用于模拟集成电路、测量系统、信号处理等领域，它不仅可以放大直流信号，还具有良好的低频特性，可以不失真地放大各类非正弦信号如方波、三角波等。

四、实验与测试

为了熟悉差动放大电路的工作原理并掌握其基本测试方法，可以进行以下实验：

1、测量静态工作点：通过调节电位器使双端输出电压为零，然后测量各极对地电压以确定静态工作点。

2、测量差模电压放大倍数：在输入端加入直流电压信号，分别测量单端和双端输出的电压放大倍数。

3、测量共模电压放大倍数：将输入端短接并接到信号源的输入端，测量共模电压放大倍数并计算共模抑制比。

差动信号放大电路是一种重要的模拟电路结构，通过抑制共模信号来增强差模信号，从而提高信号的信噪比和抗干扰能力，它在电子工程领域具有广泛的应用前景。